4.7: Löslichkeit ionischer Verbindungen

Die Löslichkeit ist das Maß für die maximale Menge an gelöstem Stoff, die in einer bestimmten Menge Lösungsmittel bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck gelöst werden kann. Die Löslichkeit wird üblicherweise in Molarität (M) oder Mol pro Liter (mol/L) gemessen. Eine Verbindung wird als löslich bezeichnet, wenn sie sich in Wasser löst.

Wenn sich lösliche Salze in Wasser lösen, trennen sich die Ionen im Feststoff und verteilen sich gleichmäßig in der Lösung. Dieser Prozess stellt eine physikalische Veränderung dar, die als Dissoziation bekannt ist. Kaliumchlorid (KCl) ist ein Beispiel für ein lösliches Salz. Wenn festes KCl zu Wasser gegeben wird, wird das positive Ende (Wasserstoff) der polaren Wassermoleküle von den negativen Chloridionen angezogen, und das negative Ende (Sauerstoff) des Wassers wird von den positiven Kaliumionen angezogen. Die Wassermoleküle umgeben einzelne K^+- und Cl⁻ Ionen, reduzieren die starken Kräfte, die die Ionen aneinander binden, und lassen sie als solvatisierte Ionen in die Lösung übergehen.

Ein weiteres Beispiel für ein lösliches Salz ist Silbernitrat, AgNO₃, das sich in Wasser als Ag⁺ und NO₃^- -Ionen löst. Nitrat, NO₃^-, ist ein mehratomiges Ion und bleibt in Lösung als einzelne ganze Einheit intakt. Im Gegensatz zu einatomigen Ionen (K⁺, Cl^-, Ag⁺), die nur ein Atom enthalten, sind mehratomige Ionen eine Gruppe von Atomen, die eine Ladung tragen (NO₃^-, SO₄^2-, NH₄⁺). Sie bleiben in Lösung erhalten und zerfallen nicht in einzelne Atome.

Eine Verbindung wird als unlöslich bezeichnet, wenn sie sich nicht in Wasser löst. In Wirklichkeit lösen sich „unlösliche“ Verbindungen jedoch zu einem gewissen Grad, also zu weniger als 0,01 M.

Bei unlöslichen Salzen sind die starken interionischen Kräfte, die die Ionen im Feststoff binden, stärker als die Ionen-Dipolkräfte zwischen einzelnen Ionen und Wassermolekülen. Dadurch bleiben die Ionen intakt und entmischen sich nicht. Daher bleibt der größte Teil der Verbindung im Wasser ungelöst. Ein Beispiel für ein unlösliches Salz ist Silberchlorid (AgCl). Die Wassermoleküle können die starken interionischen Kräfte, die die Ag⁺ und Cl^--Ionen aneinander binden, nicht überwinden; Daher bleibt der Feststoff ungelöst.

Löslichkeitsregeln

Die Löslichkeit ionischer Verbindungen in Wasser hängt von der Art der Ionen (Kation und Anion) ab, die die Verbindungen bilden. Beispielsweise ist AgNO₃ wasserlöslich, AgCl jedoch wasserunlöslich. Die Löslichkeit eines Salzes kann anhand einer Reihe empirischer Regeln (siehe unten) vorhergesagt werden, die auf der Grundlage der Beobachtungen vieler ionischer Verbindungen entwickelt wurden.

i) Verbindungen, die Ammoniumionen (NH₄⁺) und Alkalimetallkationen enthalten, sind löslich

ii) Alle Nitrate und Acetate sind immer löslich.

iii) Chlorid-, Bromid- und Jodidverbindungen sind löslich, mit Ausnahme derjenigen von Silber, Blei und Quecksilber(I)

iv) Alle Sulfatsalze sind löslich, mit Ausnahme der Salze mit Silber, Blei, Quecksilber(I), Barium, Strontium und Kalzium

v) Alle Carbonate, Sulfite und Phosphate sind unlöslich, mit Ausnahme ihrer Salze mit Ammonium- und Alkalimetallkationen.

vi) Sulfide und Hydroxide aller Salze sind unlöslich, mit Ausnahme ihrer Salze mit Alkalimetallkationen, Ammoniumionen sowie Calcium-, Strontium- und Bariumionen.

vii) Alle oxidhaltigen Verbindungen sind unlöslich, mit Ausnahme ihrer Verbindungen mit Calcium-, Barium- und Alkalimetallkationen.

Dieser Text wurde angepasst von OpenStax Chemistry 2e, Section 11.2: Electrolytes.

Die Löslichkeit eines gelösten Stoffes ist seine maximal mögliche Konzentration im Gleichgewicht einer bestimmten Menge an Lösungsmittel. Die Löslichkeit wird sowohl durch die Temperatur als auch durch andere physische Bedingungen beeinflusst. Substanzen, die sich in Wasser auflösen, werden als wasserlöslich bezeichnet.

Eine einfache wasserlösliche ionische Verbindung wie Natriumchlorid löst sich in Wasser auf, indem es in einzelne Ionen dissoziiert. Hier ist es energetisch günstiger für die Wassermoleküle und Ionen in der Lösung wechselzuwirken, als für die Ionen im geordneten Feststoff zu bleiben. Eine komplexe wasserlösliche ionische Verbindung wie Natriumnitrat enthält Ionen, die aus mehreren kovalent gebundenen Atomen besteht, oder mehratomige Ionen.

Wenn sich Natriumnitrat auflöst, spalten sich die mehratomigen Nitrat-Ionen nicht in Stickstoff und Sauerstoff auf. Stattdessen verteilen sich die Ionen in Lösung als intakte Einheiten. Stoffe, die sich nicht in Wasser lösen, nennen sich wasserunlöslich.

Zum Beispiel ist Silberchlorid eine wasserunlösliche ionische Verbindung. In diesem Fall ist es vorteilhafter für die Ionen, im geordneten Feststoff zu bleiben als mit Wasser in Wechselwirkung zu treten und sich in der Lösung zu verteilen. Die Löslichkeit einer ionischen Verbindung im Wasser hängt von dem Ionenpaar ab, aus dem die Verbindung besteht.

Chemiker haben eine Reihe von empirischen Richtlinien formuliert, um die Löslichkeit ionischer Verbindungen in Wasser vorhersagen zu können. Ausnahmen von diesen Richtlinien sind selten. Alle Nitrate und Acetate sind löslich.

Ebenso sind alle Ammonium-und Nicht-Lithium-Alkalimetallverbindungen löslich, ebenso wie fast alle Lithiumsalze. Sulfatverbindungen sind löslich, mit Ausnahme ihrer Salze mit Blei, Quecksilber und Silber erinnern Sie sich an das Akronym BQS oder an den Satz Besser Quarck mit Salz-und Calcium, Barium und Strontium erinnern Sie sich an das Akronym CBS oder den Satz Come By Soon. Alle Chlorid-Bromid-und Jodidsalze sind löslich, mit Ausnahme ihrer Salze mit BQS Blei, Quecksilber und Silber sowie Kupfer(I)und Thallium.

Wenn man von unlöslichen Verbindungen spricht, meint man Sulfide und Hydroxide, mit Ausnahme ihrer Salze mit Alkalimetallen und Barium. Darüber hinaus ist Ammoniumsulfid löslich, und Strontiumhydroxid wird durch Erhitzen löslich. In ähnlicher Weise sind Carbonate und Phosphate unlöslich, mit Ausnahme ihrer Ammonium-und Nicht-Lithium-Alkalimetallsalze.